Способ определения угла наклона плоскости контакта намагниченных тел

 

ОПИСАИИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ж

pg (6I) Дополнительное к авт. свид-ву ()м )(л г (22) Заявлено р4О4.73 (21):1902046/25 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

С 01 V 3 OO

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 55о.8з (088.8) Опубликовано 1511.79 Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 15.11.79. (72) Авторы изобретения

A. А. Попов, F.. A, Баринов, A. И.. Богданович и П. П. Дорота (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА

ПЛОСКОСТИ КОНТАКТА НАМАГНИЧЕННЫХ ТЕЛ.

20

Изобретение относится к геофизическим методам разведки мЕсторождений полезных ископаемых, в частности, к способам определения элементов залегания рудных тел по геофизическим наблюдениям в скважинах.

Известен способ определения элементов залегания рудного тела, встреченного скважиной, по ориентированному керну, взятому на контакте рудного тела и вмещающей толщи (1). Способ состоит в том, что на глубинах, где предполагается встреча контакта, перед дальнейшим бурением проводят специальную операцию по ориентированию неоторванного от забоя керна в пространстве с помощью керноскопа. Извлеченный иэ скважины керн с отметками керноскопа ориентируют в пространстве и измеряют элементы залегания плоскости контакта.

Известен способ определения элементов залегания подсеченного скважиной рудного тела по измерениям, выполненньм с помощью специального прибора — наклономера (2). Наклономер содержит три чувствительных элемента, расположенных в.. плоскости перпендикулярной оси скьажннного прибора, под углом 120 один относительно другого. Специальным пружиненными устройством датчики прижимаются к стенкам скважины. Положение прибора относительно датчиков контролируют отвесом и магнитным компасом. При движении наклономера по скважине на контакте двух сред каждый датчик отмечает изменение физических свойств горных пород (контакт) в разные моменты времени.

Зная пространственное расположение датчиков, скважинного прибора и взаимные расстояния между моментами пересечения датчиком контакта двух сред, можно рассчитать пространственное положение плоскости контакта. Тип применяемого в этом случае датчика может быть любой.

Известны способы определения элементов залегания плоскостей слоистости по керну, ориентирование которого в пространстве производится по вектору остаточного намагничивания (3).

В данном методе ориентировки исходят иэ того, что направление ос697944 таточнои намагниченности известно оно совпадает с направлением существующего вектора магнитного поля земли (Т) и не перемагничивается в процессе бурения.

Ориентирование проводят следующим образом.

Определяют направление вектора остаточного намагничивания (32 ) в, керне. Устанавливают керн так, что векторы остаточного намагничивания в керне и магнитного поля Земли становятся параллельны между собой, а ось керна параллельна оси скважины.

В этом случае керн занимает первоначальное положение. и по нему определяют слоистость.

Недостатки всех перечисленных способов следующие: сведения об элементах залегания базируются только на данных кОнтакта двух срез, вскрытых скважиной на очень небольшом участке рудного тела, что может нести неверную информацию о положении всего рудного тела; из-за конечных размеров датчи- 2 ков точность определения контакта двух сред проводится с большой погрешностью; в случае применения способа определения элементов залегания плас- 30 тов по керну, ориентирование которого производится по его вектору остаточного намагничивания, необходимо иметь предварительные сведения о его стабильности как во времени, так и 35 при воздействии по породу бурового инструмента.

Для определения элементов залегания железорудных магнетитовых рудных тел, вскрытых скважиной, извес- 40 тен способ определения угла наклона плоскости контакта намагниченного рудного тела по скачку магнитного поля, наблюдаемого в скважине при переходе через границу намагниченного тела (4).

Способ заключается в том, что производят измерение трех составляющих магнитного поля в прямоугольной системе координат, одна из осей которой направлена по оси скважины, 50 а две другие перпендикулярны ее стенкам и сохраняют свое положение в пространстве при передвижении по скважине.

В значения составляющих магнитного поля, перпендикулярных стенкам скважины и измеренных внутри намагниченного тела, вводят поправку за размагничивающее влияние стенок скважины ° y w 4%Х

Тогда -Х„,: = ° . ".вн, кьм ° .. 2ф®

1 . 4 It:X уч м м вн

1 1- 2KX у „— составляющие напряженности магнитного поля в "кважине, перпендикулярные ее оси; х „, У℠— составляющие напряженности магнитного поля, перпендикулярные оси скважины, до нарушения магнитной слойности пэроц скважиной; К вЂ” магнитная восприимчивость среды.

Измерение магнитной восприимчивости пород, слагающих стенки =кважины, в этом случае осуществляют любым способом. После введения поправок в измеренные составляющие Х и

У определяют их разностные аномальные значения и по трем составляющим строят разностный вектор в системе координат скважины. Это вектор-нормаль к плоскости раздела двух сред. Положение плоскости раздела может быть определено либо графически, либо аналитически.

Однако при таком измерении составляющих магнитного поля с введением поправок не учитывается влияние остаточной намагниченности, что резко ограничивает область применения данного способа, так как практически все месторождения магнетитовых руд обладают в той или иной степени остаточным намагничиванием.

Если внутри рудного тела остаточное намагничивание находится в равновесном состоянии, то при проходке скважины это равновесие на ее стенках и околоскважинном пространстве нарушается. Создаются зоны, обладающие аномальным по величине и направлению магнитным полем, не связанным с общим намагничиванием рудного тела.

Теоретическая формула определения составляющих магнитного поля в скважине с учетом остаточной намагниченности следующая: и

1+4ЯМ. 22 Я

ИЪМ 1+ 2Ж Ж 3Н 1+ 2ЕМ, где 0 — составляющая остаточной

П

Г намагниченности одной . из зон, находящейся вблизи от точки измерения, перпендикулярная оси скважины.

Однако на практике пользоваться формулой (2) невозможно, так как нет способов разделения внутренних магнитных полей намагниченного тела, измеренных в скважине, и магнитных полей, созданных зонами остаточной намагниченности.

Таким образом, известный способ применим только в идеальных условиях отсутствия остаточной намагниченности в намагниченном рудном теле и в стенках скважины. Во всех остальных случаях, а это практически все

697944 известные магнетитоные местораждеГ ния, результаты определения угла встречи содержат ошибку, прямо пропорциональную отношению внутреннего поля намагниченного тела и поля ат зоны остаточного намагничивания в точке измерения.

Целью изобретения является повышение точности определения угла наклона плоскости контакта .намагниченного рудного тела по скачку магнитного поля.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу перед измерением составляющих магнитного поля в скважине ее стенки в интервале намагниченного тела подвергаются воздействию переменным магнитным полем плавно убывающей амплитуды, Это разрушает локальные эоны остаточного намагничивания на стенках скважины и повышает точность измерения внутреннего магнитного поля.

На фиг. 1 приведены граФики напряженности составляющих магнитного поля, зарегистрированного по одной из скважин Ьелановского месторождения железистых кварцитов на глубине 240-310 м до и после обработки скнажины переменным магнитным полем, на фиг. 2 — результаты определения угла наклона контакта железистых кварцитов, залегающих на глубине 275 м, па скачку магнитного поля, определенного по данным графиков на фиг. 1.

При осущестнлении предложенного способа переменное магнитное поле плавна убывающей амплитуды, воздействующее на стенки скважины, может быть создано, например, с помощью электромагнита, опускаемого в скважину на каротажнам кабеле и ранномерно перемещаемого вдоль аси скважины.

30

После обработки стенок скважины переменным магнитным полем и. разрушением тем самым остаточной намагниченности в околоскважинном пространстве производят измерение составляющих магнитного поля и магнитной восприимчивости.

При этом характер кривых составляющих магнитного поля 1, 2, 3 на фиг. 1, измеренных да обработки стенок скважины, значительно отличается от кривых 4, 5 и 6, зарегистрированных после воздействия на стенки скважины переменным магнитным полем. Кривые

1 и 2 составляющих Х, У, перпендикулярных оси скважины, до воздействия б0 переменного магнитного поля имели знакопеременный характер и большие амплитуды и градиенты за счет наличия в стенках скважины отдельных зон остаточной намагниченности.

Например, для пласта железистых кварцитав, находящегося на глубине 275 м (см. Фиг. 1), аномальные значения составляющих магнитного поля, измеренные без операции воздействия на стенки скважины перемен" ным магнитным полем, составили X„,>,„

40 тыс. у; У „... =35 тыс. г и z

=8 тыс. у После операции обработки переменным магнитным полем плавно убывающей амплитуды и последующего измерения составлю.ющих магнитного поля их аномальные значения соответственна были Х „ „, 6 тыс. g

У „ „5 sec . ;Z<„> =8 Tvc ° ° Воспользовавшись формулой (1), определяют

I y 1 значения Х,з„, у вн H Xz>„ i z» графическим путем (см. Фиг. 2) находят угол наклона плоскости контак" та. Для наглядности — построение выполнено в аксидальной плоскости скважины (Х -Z).

На фиг. 2 нанесена линия контакта 7 железистых кварцитов с вмещающей средой и ее угол хо нстречи с осью скважины 8, определенные по данным детальной геологической разведки. В результате построения па укаэанным выше данным получены линия контакта 9 и ее угол сА встречи с осью скважины н случае отсутствия операции воздействия переменным магнитным полем на стенки скважины и линия контакта 10 и ее угол с, при выполнении предварительной операции обработки стенок скважины переменным магнитным полем. Из приведенного построения видно, что угол наклона плоскости контакта, определенный по предлагаемому способу, совпадает с истинным углом наклона, определенным при детальной геологической разведке, в та время, как угол наклона плоскости контакта, определенный па известному способу, резко отличается от истинного.

Введение операции разрушения зон остаточной намагниченности с помощью переменного магнитного поля плавно убывающей амплитуды при определении элементов залегания намагниченного объекта, встреченного скважиной, по результатам измерения магнитного поля внутри скважины дает воэможность применять этот способ на всех магнетитовых месторождениях, освобождает его от случайных ошибок за счет наличия зон остаточного намагничивания в стенках скважины. Применение этого способа позволяет уже на стадии проверки наземных магнитных аномалий бурением (самай ранней стадии геолого-разведочных работ) при наличии одного подсечения иметь достаточно достоверные сведения об элементах залегания встреченного рудного тела. Это позволит в значительной степени сократить

697944

Формула изобретения

270

200

2Ю

Puz 7

ЦНИИПИ Заказ 6 92 4/33 Тираж 6 88 ПоДписное

Филиал ППП Патент, r ужгород, ул. Проектная, 4 срок и удешевить стоимость разведки месторождения.

Способ определения угла наклона плоскости контакта намагниченных тел, например магнетитовых, подсеченных скважиной, включающий измерение составляющих магнитного поля внутри намагниченного тела и вне его, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, перед измерением составляющих магнитного поля на стенки скважины воздействуют переменным магнитным полем плавно убывающей амПлитуды, например, с помощью электро/лдйжа м

1 4 2

240 магнита, равномерно перемещаемого по скважине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Казанцев. М, И. и др. Приборы для отбора и исследования ориентированного керна и их применение.

Алма-йта, 1965, с. 5-9, 24-29.

2. Комаров С. Г. Геофизические методы исследования нефтяных скважин, Гостоптехиздат, 1952, с. 172.

3,"Laborator оиеМоЫоъ от вел co— теэ hs their.-9agvetic polarity, ВцИеИп the

hue>.iñan, Association ot pet оВео и Geoaopst, 1937, v. 21, Р 5, РР. 580-615..

4. Бахвалов,A. Н.„Пономарев В. Н.

Прикладная геофизика, Недра, 1969, вып. 54 (прототип) .

„5 6